Обзор существующих гис
В зависимости от области применения и возможностей применяемых технических средств ГИС ориентированы преимущественно на обработку растровой и векторной картографической информации. В настоящее время на рынке насчитывается порядка полусотни ГИС разной степени состояния разработки. Наиболее развитые ГИС на сегодняшний день – это продукты ArcView, ArcGIS фирмы ESRI, GeoHTML, MapInfo и др. Базовые полнофункциональные ГИС предъявляют высокие требования к вычислительной технике, на которой они должны быть установлены. Как правило, это рабочие станции с ОС UNIX типа Sun, Solaris. Схема работы ГИС с БД выглядит следующим образом (рис.2). Список бесплатных ГИС включает GRASS GIS, Mapserver, GMT.
Web cервер
Браузер
Геоcервер
Сервер бд
Сервер приложений
Рисунок 2 - Схема работы ГИС
Наиболее простой пакет для пространственного отображения данных это программа Surfer для построения поверхностей по трехмерным матрицам. Она работает с собственными форматами - *.grd (собственно матрица) и *.srf, построенные поверхности по данным файла *.grd. Позволяет импортировать файлы из форматов DXF (AutoCAD Data eXchenge Format), WPG (WordPerfect Graphics), EPS (Encapsulated PostScript), а также из всех основных растровых форматов. Surfer предусматривает экспорт в виде некоторых векторных (DXF, WPG) и большинства растровых форматов (TIFF, BMP, GIF, JPEG, PCX).
Картографический сервер на базе Arc/Info. ГИС Arc/Info создана в начале 1980-х годов. Arc/Info был и остается наиболее успешным воплощением идей о раздельном внутреннем представлении геометрической (графической) и атрибутивной информации. Для хранения и работы с атрибутивной информацией в виде таблиц (INFO) применяется формат реляционной СУБД. Arc/Info доступна на разных технических платформах и операционных средах. ГИС Arc/Info (Arc/View) считается наиболее приемлемым вариантом для профессиональной работы по созданию проблемно-ориентированных приложений к тематическим БД. При этом немаловажны аспекты взаимодействия и совместной работы ГИС и используемой СУБД. Для промышленного использования в этом случае наиболее эффективно использовать полнофункциональную ГИС Arc/Info и СУБД Oracle. Особые свойства ГИС ArcInfo, которые делают это средство лидером среди других ГИС:
мощная и гибкая модель данных (интегрированное управление табличными и пространственными данными);
интеграция данных (несколько сред, растровые и сканированные изображения, поддержка стандартных форматов изображений, взаимосвязь с системами спутниковой привязки, возможности обмена данными с более чем 30 стандартными форматами);
интеграция с БД (прямой доступ в БД);
комплексный пространственный анализ.
Бесплатное приложение ArcGIS Explorer (фирмы ESRI) обеспечивает удобные интуитивно понятные способы для поиска, публикации и обмена географической информацией. ArcGIS Explorer оснащен инструментами для визуализации ГИС-данных и подключения к различным картографическим ресурсам, таким как ArcGIS Online с регулярно обновляемыми базовыми картами и тематическими слоями, а также к ресурсу Microsoft Bing Maps for Enterprise с аэрокосмическими снимками, планами городов и гибридными изображениями. Инструментарий может расширяться пользователем привычными ему средствами для работы с геоданными. Explorer работает в среде ArcGIS Desktop и дает возможность публиковать карты на ArcGIS Server. Поддерживается работа с пакетами слоев. Набор инструментов разработчика (SDK) позволяет создать собственные инструменты для расширения возможностей ArcGIS Explorer. Имеется инструментарий для создания презентаций с использованием картографических материалов в среде ArcGIS (http://www.esri.com/distributors).
ArcGIS Online ESRI предоставляет пользователям картографические сервисы, ГИС-задачи, картографические прикладные Web-интерфейсы, а также среду для совместной работы и обмена ее результатами, возможности для поиска и обмена картами, картографическими сервисами, слоями и пакетами слоев карт, ГИС-инструментами. Также он поможет создавать карты и обмениваться ими в режиме онлайн с помощью имеющегося картографического вьюера. Можно создавать и участвовать в общении групп по интересам в таких, например, областях как охрана природы, нефтегазовая отрасль, археология, энергетика и т.д.
Пакет Grads (The Grid Analysis and Display System). Кроме того, что данный пакет реализует требуемые формы графического представления данных, имеется ряд дополнительных преимуществ:
ориентирован на гидрометеорологические приложения и не содержит функциональной избыточности, которая обычно замедляет работу пакета;
является некоммерческим продуктом и свободно распространяется;
имеет реализации для всех вычислительных платформ (ПЭВМ, рабочие станции, суперЭВМ Cray) и операционных систем (DOS, Windows, Unix);
имеет поддержку формата данных в коде GRIB;
поддерживает язык скриптов, позволяющий автоматизировать процедуры перевода цифровой продукции в графический вид.
GMT (the Generic Mapping Tool) - система подготовки научных иллюстраций, разработанная в Университете Гонолулу (США). На входе - данные, на выходе - Postscript-файл. Система очень гибка, т.к. состоит из нескольких десятков специализированных утилит, которые можно комбинировать и получать картинки любой степени сложности. ГИС GMT распространяется бесплатно (http://www.soest.hawaii.edu/gmt/ и http://gmt.soest.hawaii.edu/). Работает под ОС UNIX/Linux, Windows, OS/2, Mac.
GeoHTML – бесплатная программа для создания изображений-карт на стороне клиента под Windows. Любой части изображения присваивается определенный URL-адрес и свойства, которые могут быть присвоены ссылке на странице. Областям можно задать и реакции на события DynamicHTML, вызывая функции сценария, что сделает эту карту более мощной и ощутимо расширяет её возможности по сравнению с простым графическим меню. Используя GeoHTML, можно открыть существующий html-файл или создать новый. Для создания карты можно использовать любое изображение стандартных форматов .jpg и .gif с диска или html-файла. Программа дает возможность работать с несколькими картами в документе. Пользователь может создать на карте прямоугольные, круглые или многоугольные области, которые будут содержать свойства (Href, Target, Alt, Coords, реакции на события DynamicHTML и другую информацию). Можно редактировать html-файл в текстовом режиме, что дает возможность добавлять в него теги html и функции языков сценариев, результаты могут быть сохранены на диске как html-файл. Сервер обеспечивает не только высокую скорость растризации/преобразования исходной графической информации, но и высокоскоростную обработку атрибутивной информации, хранящейся в БД. Эта ГИС включает в себя: сервер БД, геосервер с электронными картами - топоосновами и сохраненной тематикой, сервер приложений, веб-сервер с необходимыми интерфейсными и сервисными программами, предоставляющими пользователям возможность выбора интересующих наборов данных и представления их в табличном или графическом виде.
ГИС MapServer представляет собой программное средство формирования графических образов по запросу и преобразования их в формат HTML. Основа сервера – библиотека, работающая с распространенными форматами геоданных и графическими растровыми форматами. Библиотека состоит из классов, которые позволяют открывать данные на просмотр, получать низкоуровневый доступ к объектам, обеспечивающий высокую скорость работы с геоданными. Основная библиотека также позволяет получать доступ к табличным данным и выполнять SQL-подобные запросы. Сервер расширяем, и позволяет применять для расширений технологии Java, Java Script, PHP и др. Все расширения оформляются в виде дополнительной пользовательской библиотеки. Функциями картографического сервера на базе MapServer является отображение в отдельном (независимом, дочернем, и т.д.) окне картоосновы, одного или нескольких слоев (управляется пользователем); выбор и доставка данных из таблиц или view-представлений и отображение точечных объектов на картооснове; связь с сопутствующими приложениями на уровне собственных форматов обмена данными (связь устанавливается программно); на карте разрешено зуммирование, передвижение, выбор от прямоугольника, управление легендой.
MapServer является одной из самых популярных сред создания картографических web-сервисов с открытым кодом. MapServer разрабатывался Университетом Миннесоты совместно с Департаментом Природных Ресурсов Штата Миннесота и NASA. Возможность работы MapServer практически на любых платформах (в том числе Windows, Linux, Mac OS, Solaris), широкие функциональные возможности, легкость интеграции с различными СУБД и открытость кодов предопределила популярность этой ГИС. MapServer позиционируется не как конечное приложение, а как среда разработки. Так, для платформы Windows, MapServer поставляется сконфигурированным серверным комплектом, включающим следующие компоненты: Apache HTTP сервер, PHP, MapServer CGI, MapScript (C#, Java, PHP, Python), OGR/PHP, OWTChart, СУБД Oracle, SDE, формат MrSID, утилиты GDAL/OGR, MapServer, PROJ, Shapelib, Shp2tile.
MapServer является мощным инструментом создания картографических web-сервисов и по своей функциональности не уступает платному программному обеспечению, а по части легкости переконфигурирования и интеграции с СУБД превосходит многие из них. К основным достоинствам можно отнести следующее:
возможность работы на практически любых платформах;
поддержка большого числа растровых и векторных форматов данных;
полное соответствие стандартам, разработанных OpenGIS Consortium (поддержка WMS, WFS, WCS стандартов картографических сервисов);
возможность переконфигурирования и программирования с использованием Perl, PHP, Java, C, Python и др.;
возможность интеграции с Oracle, Sybase, MySQL, PostgreSQL и другими СУБД;
создание высококачественного картографического результата (поддержка TrueType шрифтов, масштабируемых подписей, раскрасок, экспорт в png , tiff , gif , jpeg форматы);
полностью открытый бесплатный компилируемый код на C и мощная пользовательская поддержка.
Для развития картографических сервисов можно также использовать открытые библиотеки кодов на PHP, Java или других языках. Так Google представляет стандартные API интерфейсы для создания тематических слоев в Google Maps. Ассоциация OpenGeo (http://opengeo.org/) выпустила программный пакет с открытыми кодами для Интернет-картографирования (http://opengeo.org/publications/opengeo-architecture/). Эта система включает модули OpenLayers и GeoServer, а также базу геопространственных данных PostGIS, что дает возможность полноценно работать с картами пользователям (http://opengeo.org/products/suite/matrix/). Пользователи имеют доступ к программному ресурсу разработчиков (http://opengeo.org/about/team/) по всем модулям пакета OpenGeo Suite.
Кроме ГИС существует масса вьеверов, например, компания LizardTech выпустила бесплатный вьювер GeoViewer для просмотра геопространственных данных и векторных оверлеев (http://www.lizardtech.com/download/dl_options.php?random=354900&page=viewers). Вьювер позволяет просматривать и экспортировать в пользовательские приложения тематические слои из различных источников, таких как, например, серверы WMS и JPIP. В GeoViewer для экспорта и импорта поддерживаются основные графические форматы GeoTIFF, PNG, JPEG, а также MrSID и JPEG 2000.
Для обработки информации о местоположении клиентских устройств с помощью GPS и всевозможных средств локализации устройств по их IP, RFID и MAC-адресам, а также по идентификаторам в сетях GSM/CDMA можно использовать стандарт Geolocation API. Географическая позиция задается в формате World Geodetic System. Интерфейс допускает настройку с помощью сценарного языка ECMAScript и рассчитан на использование в задачах поиска нужных объектов в пространстве, аннотирования геопространственных данных, отображения позиции на карте, построения маршрутов, навигации, визуализации местонахождения пользователей в социальных сетях и т.д.